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地层深处的数字流动——山东能源集团的工业互联网实践

卫星与网络 | 大航天时代的极客 2021/05/12 11:53

主编说

工业互联网作为第四次工业革命的先导和基础,正在成为全球制造业革命性变革的重要力量和国际竞争的制高点。

航天业作为高科技和高端制造业紧密结合的国家战略性产业,有责任也有能力在中国工业互联网的发展和全球竞争中发挥其不可或缺的骨干和引领作用。

基于此,《卫星与网络》特制作“工业互联网专刊”(2021年4期),以期为中国工业互联网的理论建设和实践推进有所助力。

(特别鸣谢李伯虎、倪光南、王建伟、宁振波、赵敏、朱铎先、郎燕等人士对本次专刊的专业指导)


地层深处的数字流动

——山东能源集团的工业互联网实践

文 | 宁振波 刘语霏

大型分布式企业在信息化转型方面不但有着迫切的需求,也有着强大的执行力,可以通过管控体系坚决推进工业互联网的落地。

工业互联网不仅仅是制造型企业的关注方向,能源企业同样责无旁贷。考虑到中国政府已经向国际社会承诺,要在2060年实现碳中和,能源企业、特别是作为主要能源来源的煤炭企业,应用信息化技术来改变生产和运营模式,是必由之路。

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山东能源集团鲍店煤矿智能工作面(图:山东能源集团,全文同)

在这个问题上,山东能源集团有限公司(以下简称“山东能源集团”)通过20年的探索和实践,已经取得了相当的成果,有效提高了企业的运行水平,提高了效率,实现了高效的自动化生产控制和信息化运营管理。也为工业互联网行业提供了一个有价值的案例。

传统行业的数字化转型决心煤炭是一个历史悠久的行业,是人类在工业化之初创立的。我国煤炭开采历程,历经爆破采煤(炮采)、普通机械化采煤(普采)和综合机械化采煤(综采)三大阶段。提高煤炭安全高效开采及绿色清洁应用水平,在很大程度上推进了一大批相关行业的发展,包括机械制造、钢铁、化工、铁路、电力,为人类工业化起到了巨大的作用。那么,煤炭行业能不能在工业化与信息化融合的今天,再次发挥同样的作用?

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山东能源集团原董事长 | 李希勇 |(左三)深入井下工作面调研工作

对于传统煤炭企业的山东能源集团来说,所面临的问题不仅仅是老行业的生产模式,还有着因为扩张而带来的新问题。这家企业不但在国内收购了山东、陕西、内蒙、新疆、贵州等矿山,还把触角伸向海外,在拉美、澳大利亚、加拿大等国收购了不同专业类型的矿山。这些无疑给集团的运营管理和生产管理,特别是安全管理,带来比较大的难度。传统的人力驱动型管理和风险控制模式,信息流转模式跟不上运营需求,更不适应跨国、跨时区、跨洲的管理,也已经不再适用于这样分布式、大规模的企业集团了。

用信息化的理念和技术来改造整个集团的运行,把整个生产流程网络化、数字化,是山东能源集团确立的转型升级之道。

山东能源集团原董事长李希勇说:“煤炭工业互联网作为新一代信息技术与煤炭工业深度融合的产物,日益成为煤炭工业转型发展的重要基石,对未来煤炭工业发展将产生全方位、深层次、革命性影响。” “加快建设和发展工业互联网,是把握煤炭产业发展趋势、推动高质量发展的主要抓手,是谋划产业新优势、实现煤炭产业转型升级的重要支撑,是打造全球清洁能源供应商和世界一流能源企业的战略选择。”

煤炭工业互联网的四件事为了向基于工业互联网的能源企业转型,山东能源集团做了四件事:“铺网、架云、上平台、跑应用”。

1、铺网

在管理层面,山东能源集团总部构建了以专线、VPN为基础的企业核心广域网,建立了大规模数据中心,承载了集团管控ERP、财务共享、生产调度等核心应用系统,覆盖山东本部、陕西、内蒙、新疆、山西、贵州等省份。

在生产层面, 矿井全面建成井下万兆工业网络,权属矿井基本实现井下无线网络覆盖。10余座煤矿全面开展井下5G网络建设,打造5G智能矿山。2020年10月17日,山东能源集团发布全球首套矿用高可靠5G专网系统。

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2020年10月17日,山东能源集团发布全球首套矿用高可靠5G专网系统

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井下5G装备调试

2、架云

重组前①,兖矿集团工业云平台建设涵盖煤矿、煤化工、装备制造等产业,建成包括集团本部、鄂尔多斯能化、新疆能化、东华重工等17家工业云数据中心。

旗下新汶矿业集团企业云平台面向集团权属机构提供统一云服务,包括云主机、云数据库、云存储、云计算等多种云服务模式,构建统一管理、统一服务、统一运维的模式,最大限度发挥云平台优势。平台现有CPU共520核、存储总容量216T、内存容量5T、虚拟机200台。实现了集团矿井两级数据中心互补运行,为建设智能矿山“云、边、端”的架构模式提供基础保障。

3、上平台

山东能源集团自主设计研发了“智矿云网”煤矿工业互联网平台,实现规划、设计、生产、技术、安全、运营等50多个工业APP应用,支持20多种异构数据协议,正在东滩煤矿进行全矿井平台试点。下属分公司采用工业级PaaS平台,构建了化工工业互联网、“东华水泥工业大脑”,实现了安全预警、应急管理、先进工艺控制等诸多功能。

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井下工人在操作智能化采煤系统

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智矿云网平台应用

4、跑应用

所谓应用,实际上是把组织运行中的具体工作,大到企业管控流程,小到生产工艺控制,用数字化、智能化的信息系统来实现。应用与企业业务工作高度相关,不但体现出企业是否充分吃透了自己的业务,也考验这家企业对信息化的理解程度。

山东能源集团根据自己的业务,开发出了一批直接用于日常业务的应用,包括:矿山行业工业机理模型、煤矿采掘机运通生产系统风险评估和预警模型、节能减排与电力消耗风险分析及预测模型、井下人员典型违章及超员风险分析与预警模型、煤矿人机环管隐患判识与闭环管控模型、煤矿设备重大设备故障风险分析及远程诊断模型,等等。可以发现,这是把以往靠人力来推进和保障的流程上升到工业互联网,引入数字化、智能化要素,实现了基于信息的管理与控制。

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井下视频智能分析

上述工作结合智能装备、智能系统的研发应用,带来了显著的经济效益和企业竞争力。山东能源集团所属的鲍店煤矿建成了国内先进、国际一流常态化运行的智能化综放工作面,生产作业人员由16人减至7人,保持日均2万吨以上高产高效水平。山东能源本部冲击地压矿井全部实现智能化开采,建成85个智能采煤工作面、66个智能掘进工作面、10个企业智能矿山示范点。

山东能源澳洲公司矿井通过集控中心远程遥控生产系统,一般矿井定员在180~280人之间,综采工作面每班仅6人。山东能源金鸡滩煤矿建成世界首个7米超大采高智能综放工作面,工效达到260吨/工,具备2000万吨产能的世界领先水平……山东能源集团在煤矿智能化方面全面推进智能采煤、智能掘进、智能机电、智能运输、智能洗选建设,实现了大幅度的减人提效。

山东能源集团的这些工作,得到了国家及行业相关管理部门的肯定。其中基于煤矿生产经营和安全管理的“智矿云网”平台得到中国安全生产科学研究院专家现场认可,规划以此模式建设煤炭行业工业互联网平台。

山东能源模式的启示对于工业互联网的研究者们来说,这似乎可以提供一个重要的启发:虽然工业互联网把中小微企业作为重要的服务对象,但是要想建立起成功的应用示范,大型分布式企业反而应当是首选。

大型分布式企业在信息化转型方面不但有着迫切的需求,也有着强大的执行力,可以通过管控体系坚决推进工业互联网的落地。即使在研发和实施的过程中遇到一定困难,管理层的坚定决心也能够促使企业拿出足够的资源,来寻求合理有效的解决方案。而这是中小微企业很难短时间内做到的。

通过大型分布式企业的应用,逐步完善工业互联网的技术与应用模式,最终形成一批成熟的产品和解决方案,形成行业通用的标准体系。应用工业互联网领先并且成功的企业,必将取得市场优势,逐步淘汰落后企业,通过收购并购,实现行业整合,由此形成新的产业生态,形成大型企业、工业互联网供应商和中小微企业的分工合作态势。在这个过程当中,中小微企业必然会采用和融入共生大型企业的工业互联网生态圈,自然实现转型升级。

这或许是山东能源集团案例带给我们的最重要启示之一。

①2020年,兖矿集团有限公司与原山东能源集团有限公司战略重组,成立新山东能源集团有限公司。


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